espesantes

ESPESANTES
(CARBOPOL ULTREZ 21 / ETHOMEEN, ETILCELULOSA N300,
KLUCEL G, VANZAN NF-C, CARBOGEL, PEMULEN TR2)
En la práctica de la restauración se usan cada más frecuentemente geles acuosos que contienen varios
tipos de reactivos (encimas, quelantes, tensioactivos, tampones ácidos y alcalinos), disolventes en forma
espesada, a través de el añadido directo de celulosas modificadas, o bien, “solvent gels”, sistemas más
complejos donde el disolvente se gelifica en estructuras con capacidades tensioactivas.
Estos sistemas permiten obtener limpiezas más controlables, menor penetración de los reactivos en los
estratos pictóricos, y en el caso de los disolventes, menor evaporización de vapores en el ambiente y por
tanto una reducción del riesgo para el usuario.
CTS distribuye una gama completa de espesantes, permitiendo nuevas soluciones que hasta ahora no
eran posibles.
Se resumen las características de los productos que podemos usar como espesantes y en las páginas
sucesivas se explican más detenidamente cada uno de estos productos particulares.
Carbopol Etilcelulosa
Fd
Klucel G Vanzan NF-C Carbogel
Ultrez 21 N300
Agua 18 Con TEA NO SI
SI SI
Disolventes muy polares
Con Ethomeen
No estudiados
(alcohol etílico e isopropilico, 25-45
C/25
todavía
DMSO)
Disolventes
media
polaridad (acetonas,
etilacetato)
Disolventes a baja polaridad
(aromáticos)
Disolventes apolares (white
spirit, ligroina, esencia de
petróleo)
45-60
60-90
>90
Con Ethomeen
C/25 e C/12
Con Ethomeen
C/12
SI
(excepto el
DMSO)
NO
NO
NO
NO
En el caso que se desee profundizar en el tema diríjase a la siguiente bibliografía:
• Cremonesi P., Curti A., Fallarini S., Raio S.; “Preparazione e utilizzo di solvent-gels, reagenti per la
pulitura di opere policrome”, Progetto Restauro, 15 (2000), 25-33.
• Kermes n. 44 (Octubre – Diciembre 2001)
• Materiali tradizionali ed innovativi nella pulitura dei dipinti e delle opere policrome mobili (atti del
Convegno di Piazzola sul Brenta (PD) - (25-26 Ottobre 2002)
• Un approccio acquoso alla pulitura dei dipinti_ Richard Wolbers – Edizioni Il Prato, Padova
En la tabla de abajo se enumeran las características de los 4 espesantes normalmente usados para las
soluciones acuosas.
Los geles acuosos son una alternativa válida a la Carboximetilcelulosa para efectuar papetas de limpieza,
presentando menores problemas en la fase de eliminación (en particular el Carbogel). Pueden ser usadas
soluciones que contienen los tradicionales reactivos como Amonio Carbonato o Amonio Bicarbonato, como
también los complejos EDTA bisodico o tetrasodico.
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Porque se usa? Estable en el intervalo de
pH 2-12, permite espesar
todos los ácidos y las
bases utilizables en el
sector de la restauración.
No está muy sujeto a la
biodeterioración.
Cuando no
usarlo
Compatibilidad
con los
disolventes
Otras
propiedades
Preparación
KLUCEL G VANZAN NF-C CARBOPOL ULTREZ 21 CARBOGEL
Siendo estable hasta
a 60°C permite aplicar
geles calientes, que
facilitan en muchos
casos la disolución de
los materiales.
Como el Klucel G es
estable en el intervalo
de pH 2-12. Detiene
fuertemente el agua.
Forma gel a alta
viscosidad, con un
contenido bajísimo de
espesante, por tanto
una mayor simplicidad
en la eliminación de
los geles.
Fácil aplicación en
vertical y sobre
techos.
Cuando la porosidad del soporte no permita la perfecta eliminación de los
residuos.
Si queremos trabajar Si hay un riesgo de Si queremos trabajar
sobre 40°C
biodeterioración con gel ácido
Si, pero solo los polares
como el Alcohol etílico, las
aminas, el DMSO.
Por encima de 40°C el gel
colapsa y se forma una
solución blanquecina, fluida.
Refrescando se reforma el gel
transparente.
Directa. Agitar muy bien
para evitar la formación de
grumos. Para preparar
geles muy viscosos se
calienta por encima de
40°C; y se mezcla el polvo
en el líquido, dejándolo
después refrescar: se forma
el gel transparente.
Si, hasta el 40% de
alcoholes y los
glicoles.
Pseudo-plasticidad
Neutralidad del gel.
Directa. Más simple
respecto a la del
Klucel G. El polvo se
añade a la solución
acuosa a espesar,
manteniendo sobre
todo la agitación.
Si, todos (véase la
ficha relativa a la
preparación de solvent
gel).
En el caso que se
quiere impartir en el gel
una acción tensioactiva
se añade el 1-2% de
Tween 20.
Verter el Carbopol en
polvo sobre la superficie
del agua, sin mezclar: en
el transcurso de 3-4
minutos el polvo se
hidrata pasando a la
fase acuosa. Se añade
después cualquier base
(amoniaco, TEA...),
mezclando hasta la
gelificación.
Mantiene fuertemente
el agua y por tanto
puede aplicarse en
soportes sensibles.
Ningún poder
adhesivo.
Fácil eliminación.
No puede aplicarse en
los techos o en bóvedas,
y en presencia de
muchas sales solubles.
No ácidos.
NO. Solo alcohol
etílico hasta un
máximo del 30%.
En el caso de
elevadas
concentraciones de
disuelto puede haber
dificultad de espesar.
Directa. El Carbogel
se
hidrata
espontáneamente
una vez añadido a la
solución a espesar.
Resumimos en la tabla de abajo las características que nos permiten seleccionar el espesante óptimo para los disolventes.
CARBOPOL ULTREZ 21 KLUCEL G ETILCELULOSA N300
¿Porque Permite obtener “solvent gels” con Permite espesar Permite espesar directamente
utilizarlo? optimas propiedades solubilizantes directamente
también disolventes de polaridad
(gracias a la acción alcalina y
tensioactiva del Ethomeen).
disolventes polares (fd media y baja (fd 45-90)
25-45)
Cuando no Cuando la porosidad del soporte no permita la perfecta eliminación de los residuos.
utilizarlo Si queremos trabajar con pH neutro Entre los tres productos es el más
adhesivo
Viscosidad Depende tanto del tipo de disolvente como de la cantidad de espesante
Altísima, con un contenido mínimo Media Baja (Ejemplo: al 5% en
de espesante (desde 0,5 al 2%)
Tolueno/Etanol. 80/20 desde 250-
350 mPa.s a 25°C)
Preparación Mezclar Carbopol y Ethomeen en Directa. Agitar muy bien Directa. Agitar muy bien para
proporción 1:10. Añadir baja para evitar la formación de evitar la formación de grumos.
continua agitación de 50 a 100 grumos. Para preparar
partes de disolvente.
geles muy viscosos se
En algunos casos se formará el calienta por encima de
gel, en otros (disolventes apolares), 40°C; y se mezcla el polvo
será necesario añadir pequeñas en el líquido, dejándolo
cantidades de agua.
después refrescar: se
forma el gel transparente.
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CARBOPOL ULTREZ 21
Polímero acrílico reticulado hidrófilo y ácido, que en agua se infla pero no se disuelve, dado que sus notables
dimensiones no permiten hacer una dispersión. Además, las moléculas se “ovillan” por lo que la dispersión no
neutraliza, tiene un pH de aproximadamente 3, es solo un poco viscosa. Solo después de añadir una base,
que salifica los grupos ácidos -COOH presentes a través de la cadena, estos se distienden dando un enorme
aumento de viscosidad, y dando lugar a formar el gel. El gel obtenido es por lo tanto alcalino, pero la cantidad
de base puede ser dosificada para obtener un pH cercano al neutro.
El acido poliacrilico CARBOPOL ® ULTREZ 21, en combinación con las aminas ETHOMEEN ® , permite la
preparación de gel (solvent-gels) con todos los disolventes usados para las operaciones de restauración,
incluso las más polares como White Spirit D 40 y Esencia de petróleo.
CARBOPOL ® ULTREZ 21 permite la preparación de gel de alta viscosidad, con un contenido máximo de
espesante (aprox. el 1%), por tanto una mayor simplicidad en la operación de eliminación del gel mismo, y
menores riesgos de dejar residuos sobre las superficies.
PREPARACIÓN DEL “ SOLVENT GEL”
La primera operación consiste en mezclar CARBOPOL ® ULTREZ 21 amina ETHOMEEN ® (véase más abajo
para la elección entre los tipos de ETHOMEEN ® ). Una vez obtenido una mezcla homogénea se puede proceder
a añadir el disolvente que se pretende gelificar. En este punto no se ha desarrollado todavía el fenómeno de la
gelificación: la solución debería de resultar homogénea pero no necesariamente transparente, y solo ligeramente
viscosa. Solo después de añadir una pequeña cantidad de agua (1-5%) se formará el gel. Para estos
procedimientos de preparación puede ser extremadamente útil el uso de un “agitador mecánico”. Si bien no es
estrechamente necesario, su uso puede prevenir la formación de grumos, que son más difíciles de eliminar.
La presencia de una pequeña cantidad de agua no significa que no se pueda usar este tipo de gel incluso en
los soportes sensibles al agua. De hecho, el agua está en este caso fuertemente unida al CARBOPOL
ULTREZ 21 ® (su función es justo la de permitir el “desenrrollamiento” de las cadenas del ácido, que de otra
forma permanecerían envueltas sobre si mismas), y no se queda impregnada en el soporte
Para la determinación de las cantidades de las sustancias se observa en línea de máxima en relación en peso
entre CARBOPOL ® ULTREZ 21/ETHOMEEN ® /solvente de 1/10/50. Esta indicación debe de valorarse según
el tipo de disolvente, ya que la misma cantidad de adensante puede dar diferentes niveles de viscosidad
según el tipo de disolvente.
Se aconseja partir de geles más viscosos y eventualmente diluir con progresivos añadidos de disolvente.
Resulta por tanto imposible la operación inversa, dado que el añadido de polvo a una solución viscosa no
permite una buena dispersión, y lleva a la formación de grumos.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ETHOMEEN ®
ETHOMEEN ® C/12 – Disolventes apolares (Citrosolv, Xilene, Tolueno, Disolvente Nitro, Esencia de petróleo,
Esencia de Trementina y en general los hidrocarburos aromáticos y alifáticos).
Nota: para el Etil Acetato y el Butile Acetato es necesario añadir, en la fase final:
para el Etil Acetato – en vez de solo agua, una mezcla agua/alcohol etílico 1/1.
para el Butile Acetato – en la fase final, agua y alcohol butílico en relación 1/1.
ETHOMEEN ® C/25 – Disolventes polares (alcoholes, Acetonas, Dimetilsulfoxido, aminas orgánicas)
APLICACIÓN DEL “SOLVENT GEL”
Aplicar por medio de un tampón o de un pincel sobre la superficie a limpiar, dejándolo actuar por un tiempo
que puede variar de algunos segundos a algunos minutos. La transparencia del gel permite observar los
fenómenos en acto sobre la superficie. Proceder después a la eliminación.
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ELIMINACIÓN DEL “SOLVENT GEL”
Eliminar con tampón seco, y después con un tampón bañado con un disolvente. La elección del disolvente
debe respetar el tipo de polaridad de ETHOMEEN ® usado, sin que, sin embargo, el disolvente tenga
consecuencias en el estrato pictórico. Por ejemplo, si se ha efectuado una limpieza con un gel de Xileno,
espesado con ETHOMEEN ® C/12, se puede eliminar con un disolvente apolar como la Esencia de petróleo.
los Solvent Gels preparados con Ethomeen C-25 necesitan sin embargo un disolvente de una cierta polaridad
para la eliminación, por ejemplo 20-30% Acetonas en Esencia de petróleo.
Una investigación llevada a cabo por el Getty Institute of Conservation ha permitido determinar con precisión
la entidad de los residuos que quedaban después de los tratamientos con sistemas soportados, como solventgels,
o incluso los enzimáticos. Tales pruebas, han evidenciado una eliminación en torno al 99% y más, según
el tipo de lavado. El residuo que puede permanecer sobre la superficie se constituye después por una
molécula no reactiva hacia el substrato, en cuanto al Acido Poliacrilico ha sido neutralizado con la base
ETHOMEEN, o bien hemos obtenido una sal, pero de enormes dimensiones. Será de todas formas necesario
evitar este tipo de material en los casos de presencia de craquelados, especialmente si son profundos, para
no encontrar excesivas dificultades en la eliminación.
CARBOPOL ® ULTREZ 21 Y LOS GELES ACUOSOS
La preparación de geles acuosos y de alta viscosidad (ya >50.000 mPa.s en el 0,5% de sólido) con
CARBOPOL ® ULTREZ 21 es extremadamente simple, dado que por el simple añadido de agua se hidrata
rápidamente (3-5 minutos). Se añade después una base cualquiera (amoniaco, TEA...), mezclando hasta la
gelificación. La cantidad de base puede añadirse de manera que se obtenga un pH cercano a la neutralidad.
ETILCELULOSA N 300
La ETILCELULOSA N 300 pertenece a la familia de las celulosas modificadas, una clase de sustancias
resultantes del tratamiento de las fibras de celulosa con varios reagentes. Se efectúa un injerto, sobre los
grupos hidrófilos de la cadena celulósica, de terminales de varios tipos, y por ello estas sustancias son
también llamadas Éteres de Celulosa.
Entre las sustancias más conocidas de este grupo esta la Carboximetilcelulosa (donde algunos grupos
terminales son ácidos carboxílicos) y el hidroxipropilcelulosa (el ya mencionado Klucel G). Estas moléculas,
no obstante siendo hidrófilas, son demasiado grandes para hablar de una verdadera y propia solubilización, y
se habla de hinchado en agua, y también en disolventes muy polares.
Gracias al elevadísimo grado de sustitución (2,5 sobre un máximo teórico de 3), la ETILCELULOSA N 300
resulta ser un material lipofilo insoluble en agua, que se hincha en los disolventes orgánicos a polaridad
media y baja formando con la mayor parte de ellos unos geles.
Respecto a otras sustancias usadas hasta ahora, la ETILCELULOSA N 300 presenta la ventaja de espesar
también algunos disolventes apolares (Esencia de Trementina, aromáticos), mientras para otros todavía (aquellos
extremadamente apolares como el White Spirit D 40) el hinchamiento no lleva a una gelificación. Además, gracias
a su elevado peso molecular y a su elevada pureza, se reducen notablemente las cantidades necesarias respecto
a las otras etilcelulosas.
Respecto al Carbopol Ultrez 21, la ETILCELULOSA N 300 tiene un mayor poder adhesivo, característica que
se tiene que tener siempre en cuenta para la eliminación de los residuos, que resulta entonces más
dificultosa.
Presenta por otro lado la ventaja de una preparación mucho más simple. De hecho, la ETILCELULOSA N
300 debe de añadirse al disolvente, o mezcla de disolventes, sin ningún añadido de otros componentes,
manteniendo todo bien agitado..
Si se deja secar el ETILCELULOSA N 300 forma un film con índice de refracción 1,47 e índice de dureza
Sward 52-61, calculado sobre un film de 75 micrómetros. Normalmente no se usa este producto como
sustancia filmógena o como adhesivo, porqué se tienen dudas sobre su estabilidad en la oxidación. En este
caso es preferible usar el Klucel G.
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KLUCEL G
Estructura de la etilcelulosa
Se trata de una celulosa modificada, una hidroxipropilcelulosa, que permite espesar tanto soluciones acuosas
como disolventes orgánicos polares con fd comprendido entre 25 y 45, como el Alcohol etílico, las aminas, el
Dimetilsulfoxido.
EN un gel acuoso a base de Klucel G pueden añadirse solo pequeñas cantidades de disolventes apolares,
que varían des disolvente a disolvente.
Tiene un poder adhesivo medio, y se usa como adhesivo para papel y cartones.
Por encima de 40°C el gel colapsa y se forma una solución blanquecina, fluida. Esta propiedad puede resultar
útil para preparar geles muy viscosos: se calienta y se mezcla el polvo en el líquido, después se deja
refrescar, y se forma el gel transparente.
Es estable en el intervalo de pH 2-12, y permite después espesar todos los ácidos y las bases utilizables en el sector
de la restauración.
VANZAN NF-C
El Vanzan es un espesante para sistemas acuosos constituidos por un polímero natural, la goma xantano,
extraída de la bacteria Xanthamonas Campestris.
Su estructura es muy similar a la de la estructura celulosa, con la presencia de cadenas laterales ácidas.
Su principal característica es la de pasar a una
conformación de las cadenas “ovillo casual”, a
una ordenada, en donde las cadenas se
disponen en hélice, formando unas estructuras
responsables de la tixotropicidad del gel.
La acción mecánica (movimiento con pincel o
tampón) en estas estructuras lleva a su rotura
parcial, con disminución de la viscosidad.
Cuando la solución se deja en reposo las
estructuras se reforman, con aumento de la viscosidad (propiedad pseudoplastica).
Además la estabilidad hasta 60°C hace que se pueda usar para aplicar geles calientes (cosa no realizable con
las soluciones de Klucel G, que pierden viscosidad por encima de 30°C).
Además es posible añadir a las soluciones acuosas hasta el 40% de alcoholes o de glicoles, sin que el gel se
mezcle.
La eliminación de eventuales residuos que permanecen en la superficie puede efectuarse usando bastoncillos
de algodón secos o ligeramente mojados en agua desmineralizada.
CARACTERISTICAS QUIMICO FISICAS DEL VANZAN NF-C
Aspecto
Polvo blanco finísimo
pH de una solución al 1% 6,0-8.0
Viscosidad Brookfield de una solución al 1% (mPa.s) 1300-1700*
Viscosidad Brookfield de una solución al 0,5% (mPa.s) 500-550*
*Nota_ El Vanzan permite obtener viscosidades más altas que el Klucel G, que al 2% tiene una viscosidad de solo 150-400 mPa.s,
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CARBOGEL
Basándose sobre la experiencia de la gelificación de los disolventes con ácido poliacrílico salificado CTS ha
desarrollado un nuevo soportante para el sector de los frescos, denominado CARBOGEL, que presenta
características peculiares.
El punto fuerte del CARBOGEL es su alta capacidad de retención del agua, que evapora así en tiempos
muy largos. Puede añadirse a papetas de pulpa de celulosa para alargar los tiempos de secado en ambientes
secos o con elevada temperatura y ventilación.
Por este motivo es posible utilizar este gel incluso sobre soportes sensibles al agua. De hecho, el agua está en
este caso fuertemente unida al CARBOGEL , y se queda una mínima parte en el soporte. Esto lo hace ideal para la
limpieza de soportes de madera decorados o muros y frescos que contengan sales solubles, o bien para el
hinchado de residuos de cola pasta de la parte de atrás de telas, sin riesgo de cesiones de líquido a los estratos
pictóricos.
PREPARACIÓN DEL GEL ACUOSO
La preparación es muy simple: una vez preparada la solución acuosa de los reagentes (Amonio Carbonato,
Amonio Bicarbonato, EDTA, etc.…) en la concentración querida, se añade del 0,5% al 4% en peso de
CARBOGEL, después se mezcla todo. En el caso de que lo añadido sea excesivo (y se haya obtenido un gel
demasiado viscoso), se puede fácilmente compensar con el añadido de otra solución, mientras un gel
demasiado fluido puede hacerse más viscoso añadiendo otro CARBOGEL.
En el caso de elevadas concentraciones de disuelto pueden existir dificultades de espesar.
Una solución al 0,3% (fluido viscoso) tiene un pH = 7,5 aproximadamente, o sea débilmente alcalino.
No se pueden añadir disolventes (con la excepción de alcohol etílico en mezcla con agua, con relaciones
inferiores a 1:2), para los que se recurre a los ya citados CARBOPOL ® ULTREZ 21/ETHOMEEN ® .
APLICACIÓN Y ELIMINACIÓN DEL GEL
El gel puede aplicarse por medio de una espátula o de un pincel sobre la superficie previamente protegida con
papel japonés, dejándolo actuar durante tiempos que deben de ser determinados por el usuario, como para las
compresas tradicionales. La transparencia del gel permite observar los fenómenos en acto sobre la superficie.
Proceder después a la eliminación del papel japonés (y del gel), y sucesivamente se limpia con pequeñas
esponjas naturales o tampones siempre empapados con agua desmineralizada. Dado que el CARBOGEL tiene
escasísimas capacidades adhesivas sobre cualquier tipo de estuco, sea liso o rugoso, es simple obtener la
completa eliminación de los residuos.
Se recuerda que los espesantes usados en el pasado como la Carboximetilcelulosa, además de necesitar
notables cantidades de producto (entre el 4% y el 10% en peso) para dar gel de alta viscosidad, presentaban
también fuertes propiedades adhesivas, tanto que hace casi imposible su completa eliminación.
Elevadas cantidades de sales pueden comportar el mezclado del gel. Este fenómeno debe considerarse tanto por
la aplicación sobre soportes ricos de sales, como por la gelificación de soluciones a elevadas concentraciones.
PEMULEN TR2
Pemulen TR2 es un polímero acrílico reticulado, con capacidad adesante contra soluciones acuosas.
Como el Carbopol puede ser gelificado utilizando trietanolamina o Ethomeen.
No contiene antioxidantes o conservantes.
CARACTERISTICAS QUIMICO-FISICAS DEL PEMULEN TR2
Aspecto
Polvo blanco finísimo
pH de una solución al 1% 2.5 – 3.0
Viscosidad Brookfield de una solución al 0,2% (mPa.s), a 25ºC 1700 -4500
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Toxicidad
Todos los productos descritos (CARBOPOL ® ULTREZ 21, KLUCEL G; ETILCELLULOSA, VANZAN NF-C,
CARBOGEL, PEMULEN TR2) son productos de baja toxicidad, y pueden manejarse respetando los normales
procedimientos, o sea evitando inhalar productos en polvo. Para las aminas ETHOMEEN ® evitar el contacto
cutáneo: es suficiente trabajar con guantes mono uso de látex.
Confecciones
Cargopol Ultres 21:
Ethomeen C/12 e C/25:
Etilcelulosa N 300:
Klucel G:
Vanzan NF-C
Carbogel:
Pemulen TR2:
conf. 1 kg
conf. 1 lt
conf. 500 gr
conf. 500 gr y 2,5 kg
conf. 500 gr
conf. 1 kg
conf. 500 gr
Las indicaciones y los datos descritos en el presente opúsculo se basan sobre nuestras actuales experiencias, sobre pruebas de laboratorio y sobre
correcta aplicación. Estas informaciones no deben de sustituirse a las pruebas preliminares que es indispensable efectuar para cerciorarse de la
idoneidad del producto en cualquier caso determinado.
La C.T.S. S.r.l. garantiza las cualidades del producto pero no responde de eventuales daños causados por un uso no correcto del material. Además,
puede variar en cualquier momento los componentes y las confecciones sin obligación de comunicación alguna.
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